水利水电工程中超深塑性混凝土防渗墙施工技术研究

水利水电工程中超深塑性混凝土防渗墙施工技术研究

吴瑞琪

中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司  贵州贵阳   550081

摘要：随着我国水利水电工程规模不断扩大，防渗墙施工技术面临着地质条件复杂、施工深度增加、防渗要求提高等诸多挑战，尤其在深厚覆盖层及复杂地质条件下，传统防渗墙施工技术难以满足工程需求。本文针对超深塑性混凝土防渗墙施工中钻孔精度控制难、混凝土性能波动大、接缝处理质量不稳定等问题，提出了基于实时监测的钻孔控制技术、改性混凝土配比优化方案及新型接缝防渗处理工艺，旨在通过该技术体系能有效提高防渗墙施工质量，确保工程安全与效益。

关键词：水利水电工程；超深塑性混凝土；防渗墙；施工技术

引言：

我国水利水电工程建设已进入高质量发展新阶段，大型水利枢纽工程向地质条件更为复杂的区域拓展，防渗处理难度不断增加。超深塑性混凝土防渗墙因其优异的变形适应性、较高的强度和良好的防渗性能，成为大型水利水电工程防渗处理的重要技术手段。该技术通过专用设备进行深层土体开挖，并灌注具有特殊性能的塑性混凝土，形成连续、密实的防渗体系。随着应用深度的增加，其施工工艺和质量控制面临新的挑战需开展深入研究。

1 超深塑性混凝土防渗墙施工技术

1.1 钻孔技术

防渗墙的施工始于钻孔，这是构建墙体的基础步骤。超深塑性混凝土防渗墙要求钻孔精度极高，以确保混凝土能够准确地填充到预定的槽孔中。地质钻探设备的选择通常使用的是具有强大动力和稳定性能的旋挖钻机，它们能在不同地质条件下钻入深达几百米的孔洞。钻孔时需要精确控制钻孔的角度、深度和方向，以避免对土体造成过大扰动，同时确保防渗墙的连续性和完整性。在实际施工过程中，应根据地质勘察报告选择合适的钻头类型和钻进参数，并采用先进的GPS定位系统和测斜仪实时监测钻孔轨迹。此外，还需建立完善的钻孔施工记录系统，对钻进速度、钻压、泥浆性能等关键参数进行实时记录和分析，及时发现和解决施工过程中的问题。

1.2 槽孔清理

孔洞钻好后，清理工作不容忽视。由于深部土层可能含有大量碎石和杂质，必须采用高压喷射或机械清理等方式，确保孔内洁净，避免在后续灌注过程中堵塞管路或影响混凝土的填充效果。清理完毕后，孔壁应保持干燥，以确保混凝土与孔壁的牢固结合。

1.3 接头管安装

在防渗墙中，接头管是连接各个单元槽段的关键部件，它保证了墙体的结构连续性和防渗性能。接头管的精确测量放样、安装以及与钻孔的匹配至关重要。接头管的材料通常选择强度高、耐腐蚀的金属管，以抵抗地下水的压力和环境侵蚀。安装时，应确保接头管与钻孔的接口处无缝连接，避免水分从缝隙中渗入。

2 超深塑性混凝土防渗墙施工技术要点

2.1 施工前的准备工作

在水利水电工程中，超深塑性混凝土防渗墙的施工前准备工作是确保工程质量与安全的关键步骤。首先，必须对施工区域进行详细的地质勘察，以获取准确的土层结构、地下水位和土壤承载力等关键数据。例如，根据某水电站的案例，通过地质雷达和钻探技术，成功探测到地下20米处的砂砾层，为后续的防渗墙设计提供了重要依据。其次，施工团队需对施工图纸进行深入分析，确保设计符合实际工程需求，并对可能出现的技术难题进行预判和解决方案的制定[1]。此外，施工前的准备工作还包括材料的采购与检验，特别是混凝土的配比设计，必须根据工程特点和环境条件，通过试验确定最佳配比，以满足超深塑性混凝土的强度、耐久性和抗渗性要求。

2.2 混凝土配比与性能要求

在水利水电工程中，超深塑性混凝土防渗墙的混凝土配比与性能要求是确保工程质量与安全的关键。混凝土的配比设计必须考虑到工程所在地的地质条件、水文情况以及施工环境。此外，混凝土中掺入适量的粉煤灰和矿渣粉，可以提高其工作性和后期强度，同时减少水泥用量，降低水化热，防止裂缝的产生。在实际工程案例中，如三峡大坝的防渗墙施工，就采用了高流动性混凝土，其坍落度控制在180—220mm之间，以满足深槽开挖后的快速浇筑需求。混凝土的抗压强度应达到设计要求的C30以上，抗渗等级不低于W8，以确保在极端水压下仍能保持结构的完整性。通过采用先进的分析模型和计算机模拟，可以对混凝土的配比进行优化，确保其在不同环境下的适应性和可靠性。

2.3 深槽开挖技术

在水利水电工程中，超深塑性混凝土防渗墙的施工技术是确保工程安全和效率的关键环节。深槽开挖技术作为该施工过程中的重要组成部分，其精确性和稳定性直接影响到防渗墙的整体质量和工程的成败。以某大型水电站为例，该工程采用了先进的深槽开挖技术，成功地在地质条件复杂的区域开挖了深度超过50米的槽体。在这一过程中，施工团队运用了实时监测系统，确保开挖过程中的土压力、水压力和槽壁稳定性符合设计要求，从而避免了塌方等安全事故的发生。深槽开挖技术的实施需要综合考虑多种因素，包括地质条件、水文情况、施工机械的性能以及施工环境等[2]。在具体操作中，施工团队通常会采用分层开挖的方法，每层开挖深度控制在2—3米之间，以减少对周围土体的扰动。同时，为了保证开挖槽壁的稳定性，会采用泥浆护壁技术，通过泥浆的静水压力来平衡土压力和水压力，防止槽壁坍塌。此外，根据工程需要，还会采用地下连续墙技术，通过预先设置的导墙来引导开挖方向，确保槽体的直线度和垂直度。在深槽开挖技术的应用研究中，分析模型的建立对于预测和控制开挖过程中的风险至关重要。例如，通过建立三维地质模型，可以对开挖区域的地质结构进行详细分析，预测可能出现的地质问题，并据此制定相应的应对措施。同时，采用数值模拟技术，如有限元分析，可以对开挖过程中的应力分布和变形进行模拟，为施工方案的优化提供科学依据。

2.4混凝土浇筑与振捣技术

在超深塑性混凝土防渗墙施工中，混凝土浇筑与振捣技术是确保工程质量的关键环节。混凝土的浇筑过程需要严格控制浇筑速度和浇筑层厚度，以避免因浇筑速度过快导致混凝土离析，或因浇筑层过厚而产生冷缝。此外，振捣技术的应用对于消除混凝土内部的气泡、提高混凝土密实度至关重要。振捣器的选择和使用应根据混凝土的坍落度、浇筑速度和浇筑层厚度来确定，以确保振捣效果。在实践中，高频振捣器因其能有效提高混凝土的密实度和均匀性而被广泛应用。

2.5防渗墙接缝处理技术

在水利水电工程中，超深塑性混凝土防渗墙的接缝处理技术是确保防渗效果的关键环节。接缝处理不当可能导致渗漏，影响整个工程的安全性和稳定性。因此，接缝的设计和施工必须遵循严格的技术标准和规范。在实际施工中，接缝处理技术包括接缝的定位、切割、清理、填充和密封等步骤[3]。以某大型水电站为例，其防渗墙接缝采用了预应力锚杆技术，通过在接缝两侧施加预应力，有效控制了接缝的开合度，从而提高了防渗墙的整体防渗性能。此外，采用先进的分析模型，如有限元分析模型，可以对防渗墙接缝在不同工况下的应力分布和变形进行模拟，为接缝设计提供科学依据。

结束语：

本文系统阐述了超深塑性混凝土防渗墙施工技术的关键环节和创新措施，通过优化钻孔工艺、改进混凝土配比、创新接缝处理等手段，有望解决深层防渗施工中的技术难题。随着智能化施工装备的发展和新型材料的应用，超深塑性混凝土防渗墙施工技术将向着更高精度、更强适应性的方向发展。建议进一步加强施工过程智能监控、材料性能优化及防渗效果评价等方面的研究，为水利水电工程建设提供更可靠的技术支撑。

参考文献：

[1]张顺学,梁小娟.某水库大坝塑性混凝土防渗墙施工技术[J].河南水利与南水北调,2024,53(10):43-44.

[2]闫大杰.水利水电建筑中塑性混凝土防渗墙施工技术研究[J].北方建筑,2024,9(05):74-78.

[3]黄斌,郭先强,曹登超.塑性混凝土防渗墙施工技术研究与应用[J].人民黄河,2024,46(S1):157-158.